鋰離子電池正極材料質量管理方式研究及分析

顧然

【摘 要】隨著經濟的不斷發展，推動科學技術的進步，鋰離子電池的安全性問題已經成為動力電池發展的重要因素，要求相關人員對鋰離子的電池的材料和性能進行更進一步的分析，有效的促進鋰離子電池的發展。本文主要闡述鋰離子電池正極材料質量主要影響因素及有效管理方式。

【關鍵詞】鋰離子；電池正極；質量管理

2017年度中國鋰離子電池出口額達到80.48億美元，同比增長17.6%，出口數量為17.11億個，同比增長12.8%。在2017年度中國鋰離子電池出口額30強企業排行榜中，進入榜單前十企業分別是：索尼電子（無錫）有限公司、寧德新能源科技有限公司、深圳市比亞迪鋰電池有限公司、松下能源（無錫）有限公司、三星環新（西安）動力電池有限公司、三洋能源（蘇州）有限公司、天津三星視界有限公司、樂金化學（南京）信息電子材料有限公司、南京樂金化學新能源電池有限公司和無錫日立麥克賽爾有限公司。

據數據顯示：前30強鋰離子電池企業出口額合計24.68億美元，占鋰離子電池出口總額的30.7%。其中，索尼電子（無錫）有限公司3.77億美元位居第一，寧德新能源科技有限公司以2.883億美元排名第二，深圳市比亞迪鋰電池有限公司以2.882億美元居于第三。

一、鋰離子電池正極材料質量

鋰離子電池材料中的金屬雜質是主要的關注指標，當正極材料中存在金屬雜質（如Cu、Fe、Zn等）時，在電池的化成階段，當電壓滿足這些金屬的氧化還原電位時，這些金屬就會先在正極發生氧化反應再到負極還原，當負極處的金屬單質逐漸累積到一定程度，就會導致電池自放電現象的產生，鋰離子電池的自放電問題將會帶來致命的影響，因而從源頭上減少金屬異物尤為重要。

鋰離子電池正極材料由于生產工序較長，整個生產過程比較繁瑣，因此在制造的過程中，需要重視每個環節，減少金屬異物引入的風險，所以對于正極材料供應商的設備硬件、生產自動化程度和現場質量管理水平提出了更高的要求，但是材料的供應商由于受到成本的限制，設備自動化程度較低、現場防呆放錯措施少、生產制造過程不穩定很容易出現質量問題，對風險不能進行有效的識別和管控。因此制造商要保證電池性能的穩定性，盡量減少自放電的問題發生，需要通過5M1E多維度去進一步降低金屬異物的引入風險。如提高人員素質、加強設備維護保養、物料工藝改善、生產環境的管控等。

鋰離子電池材料由于粒度較小（微米級），容易吸收空氣中的水分（特別是高鎳材料），從而導致鋰離子正極材料水分超標，在電池正極材料的調漿過程中，如果正極材料的水分比較高，攪拌漿料時PVDF溶解度會降低，從而出現凝膠的現象，影響電池整體加工的性能，對電池的電性能指標如容量、內阻、循環等都會帶來一定的影響，因此需要重視正極材料中水分的影響。目前水分管控措施主要有管道運輸、密閉防護、鋁塑包裝、環境干燥等措施。

正極材料批次間的一致性差，在制漿的過程中會帶來波動，導致漿料的固含量和粘度不穩定。近幾年隨著科學技術的發展，越來越多的電池廠商提出了一致性的管控目標，在正極材料的生產過程中，對設備穩定性、技術水平、生產過程的制成能力、質量管控能力提出更高要求，制定改善一致性的措施，有效的防治質量出現的問題，目前主要通過混合包裝、工藝優化、設備自動化改善、質量工具的應用、理化指標精細化管控（如粒度、振實、比表、游離鋰、金屬雜質、磁性異物等）等方式來提升材料的一致性。

二、鋰離子電池正極材料質量管理方式

（一）提高鋰離子電池的安全性

要想有效地解決鋰離子動力電池的安全性問題，主要從以下幾個問題著手：對于電池的熱效應進行合理設計，盡量避免不合理使用，防止產生熱失控現象，保證電解液的安全性。使用合格的正極材料、管控正極材料的水分、金屬雜質等指標，提高生產過程的制成能力，增強批次間一致性。

越來越多的大容量鋰離子動力電池投入使用[1]，出現了越來越多的安全性問題比如內短路、自放電等，若是這一問題不能得到很好的克制將會影響到鋰離子動力電池實現大規模、多領域應用的步伐。鋰離子動力電池的安全問題如自爆、電火、漏液等，會對其實用化進展產生極大的阻礙。

隨著科學研究的日益先進，出現了越來越多的新型鋰離子動力電池材料，新材料的應用也在一定程度上緩解了安全性能方面存在的問題。所以對于新型的鋰離子動力電池材料的開發和制備，能夠有效的增加鋰離子動力電池的安全性能。

（二）掌握電池正極材料市場

材料廠商應該重點考慮的問題是鋰離子電池正極材料的質量管理，對于市場進行更詳細的了解，充分進行技術儲備，一旦市場有需求就可以迅速投產，搶占市場先機。如果準備不足，就會降低市場的占有率，因此提前做好相關的研究和了解，有利于促進市場中競爭地位的提升。隨著電動汽車不斷的發展，近幾年的市場競爭越來越激烈，對正極材料的選擇越來越重視。

（三）采取創新管理模式

近幾年，大部分的企業開始重視科學技術的發展，并且對鋰離子材料的經費做好充足的準備，因為只有充足的經費才能對新項目進行更深的研究，并支持項目的科技創新，“基礎性研究”與“創新性研究”，孰輕孰重，是企業首先考慮的問題。基礎性研究在現有產品的基礎上進行提升、改進，市場占有率高，一旦投入市場，直接可以生產、包裝、銷售，短時間取得可觀的利潤。而創新型研究則注重新品的開發與創新[2]，走在市場的前沿，研發成果不一定很快投入市場，客戶對研發成果也處于試用階段，一旦市場成熟將迅速進入市場，搶占先機，占有市場的絕對優勢。基礎性研究是實現公司經濟效益的關鍵，而創新型研究是公司成為行業領跑者的關鍵，是搶占市場先機的利器，二者缺一不可。電池正極材料市場更新換代快，企業始終要站在研發的最前沿，研發一代、儲備一代、推廣一代，對產品不斷進行優化升級，才能在變化無常、更新換代頻繁的電池材料市場大環境下立于不敗之地。

（四）知識產權的保護

在快速發展的經濟時代，知識產權已經成為了一個企業增強自己核心競爭力的重要資源保障，在企業發展中占據著重要地位[3]。知識產權最重要的一部分就是專利，專利權能夠有效的保護自己的發明成果不被盜取，減少科研成果流失的可能性，更能夠利用壟斷利潤對研發投入進行彌補，對于科技進步和經濟發展也有著重要作用。鋰電池目前的發展機遇和前景非常好，但是擁有較高的專利壁壘已經嚴重阻礙了中國鋰電池行業進步，我國鋰電池產業的發展還有很長的一段路要走，在這個過程中要不斷進行技術研發和經驗積累，促進中國鋰電池行業發展。

科技研發不是單純地埋頭搞研發，而是通過下游客戶了解市場、分析市場，進而確定研究方向，確保產品順應發展潮流，適應市場變化。加強與客戶的交流，聯合開發、整合下游企業資源，可以更好地滿足最終用戶需求。加強同行、同產業間技術協作，整合優勢資源，展開聯合創新，開發顛覆性的技術，進一步豐富產品種類，強化生產技術在同行業中的領先優勢，增強產業核心競爭力，實現共贏。

三、結論

新經濟時代的發展需要不斷的改革創新來實現[4]，只有通過不斷的進行科技創新，才能使企業在市場上長久立足。企業科技創新需要通過市場分析來引導，結合市場變化不斷的進行技術創新，全面發展公司的技術實力，通過分析客戶需求、對于相關競爭企業分析、利用高等院校的技術、資源優勢，對于知識產權的保護進行妥善管理，不斷增強企業與客戶，企業與市場之間的互動，以保證企業在激烈的市場競爭情況下，使得鋰離子電池材料能夠在市場上占有一定地位，并長久的發展下去。

【參考文獻】

[1]賈紅英.鋰離子電池正極材料的質量管理[J].科技創新導報，2017，14（17）：174-175.

[2]張欣.統計過程控制技術應用于鋰離子電池制造[J].電池，2016，46（03）：161-164.

[3]呂春風. 黑龍江普萊德公司石墨深加工項目的風險管理研究[J].吉林大學，2015.

[4]彭彥玲，陸超淵.鋰電工具及其電池組運輸分類與要求[J].電動工具，2015（01）：16-21.